MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSIT

MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE DR. YAHIA FARES DE MEDEA FACULTE DE TECHNOLOGIE Département du Génie Electrique Projet de Fin d'Etudes Présenté pour l'obtention du Diplôme de Master en électrotechnique Spécialité : Réseaux électriques THEME : Modélisation et diagnostic des défaillances dans les enroulements d’un transformateur triphasé Proposé et dirigé par : Dr. HOUASSINE Hamza. Préparé et présenté par : Mlle.BOUKIRAT Samia. Mlle.SALHI Sakhria. Année Universitaire 2016-2017. Le plus grand Merci revient à Allah qui lui seul nous a guidé dans le bon sens durant notre vie et qui nous aidé à réaliser ce modeste travail. Nous tenons à remercier notre encadreur ’’Mr. HOUASSINE Hamza’’, Docteur à l’université DR. YAHIA Fares de Médéa, pour avoir d'abord proposé ce thème, pour le suivi continu tout le long de la réalisation de ce travail et qui n'a pas cessé de nous donner ses conseils et ses directives, et d’avoir aussi au la gentillesse de lire et corriger ce travail. Notre gratitude au monsieur le Directeur de Laboratoire de Recherche en Électrotechnique et en Automatique (LREA) Dr. BOUDANNA Djamel, et tous les membres de ce Laboratoire. Nous exprimons nos profondes gratitudes à nos parents pour leurs encouragements, leur soutien et pour les sacrifices qu’ils ont en duré. Nos sincères remerciements aux messieurs les membres du jury pour l’honneur qu'ils nous font en participant au jugement de ce travail. Nous remercions également tous les enseignants de département d’électrotechnique de l’université DR. YAHIA Fares de Médéa qui ont participé à notre formation pendant tout le cycle universitaire. Nous remercions le Doctorant Mr. CHAOUCHE Moustafa pour ses conseils et ses orientations. Enfin nous tenons à exprimer notre reconnaissance à tous nos amis et collèges pour tout le soutien moral et matériel… SALHI Sakhria. BOUKIRAT Samia. Dédicace Je dédie ce modeste travail : En premier lieu à mes très chers parents qui ont sacrifié leur vie pour ma réussite, et pour leurs encouragements pendant toute la durée de mes études. A mes sœurs Faiza, Leila et Fethia. A mes tantes, mes oncles spécialement Mouloud. A toute la famille BOUKIRAT. Sans oublier tous mes enseignants qui ont contribué et participé à ma formation, depuis le primaire à ce jour, en particulier : Mr.HOUASSINE Hamza. Mme.ABBADI Amel. Mr.ABDI Sif-eddine. Mr.HEDJRI Mostafa. A toute mes amis et mes collègues surtout ma chère binôme SALHI Sakhria. A l’ensemble des étudiant de ma promotion, particulièrement ceux d’électrotechnique. A tous ceux que j'aime, qui m'aiment et tous ceux que m’ont connu. A tous ceux qui m’ont aidé pour réaliser ce mémoire. Samia Dédicace Je dédie ce modeste travail : A ma chère Mère et mon Père bien-aimé qui ont consenti beaucoup de sacrifices pour me Permettre de réaliser mes objectifs qu’ils, trouvent ici Toute ma reconnaissance et ma gratitude. A mes frères Bouzar, Khierelddine, Benyoucef, Cherif et Pour leurs femmes. Aux enfants de mes frères. A le merveilleux professeur qui a était le père, le frère et un ami MR.HOUASSINE Hamza. A ses enfants Yasmin et Amin. A mes très chères Chahrazed et Samia. A tous mes enseignants depuis le primaire jusqu'à aujourd'hui surtout Mme. ABBADI AMEL et Mr. ABDI Sif-eddine. A tous mes camarades particulièrement ceux d’électrotechnique et mes amis. Sihem . Table des matières Table des matières Introduction générale………………………………………………………….I CHAPITRE I : Transformateurs : fonctionnement, défaillances et diagnostic Introduction :...................................................................................................... 2 I.1 Définition : ................................................................................................... 2 I.2 Technologie de construction ........................................................................ 2 I.2.1 Les transformateurs à diélectrique liquide .............................................. 2 I.2.2 Les transformateurs secs ........................................................................ 3 I.3 Constitution d’un transformateur triphasé .................................................... 4 I.3.1 Circuit magnétique ................................................................................. 4 I.3.1.1 Type cuirassé ................................................................................... 4 I.3.1.2 Type à colonnes ............................................................................... 5 I.3.2 Circuit électrique .................................................................................... 6 Bobinage concentrique simple ............................................................... 6 Bobinage mixte ...................................................................................... 6 Bobinage alterné en galettes ................................................................... 6 I.3.3 Isolants ................................................................................................... 6 a) Isolant solide .......................................................................................... 6 b) Isolant liquide ........................................................................................ 6 I.3.4 Cuve :..................................................................................................... 6 I.3.5 Traversées : ............................................................................................ 7 I.3.6 Régleur en charge : ................................................................................ 7 I.4 Mode de couplage ....................................................................................... 8 I.5 Principe de fonctionnement ........................................................................ 10 I.6 Rôle du transformateur:.............................................................................. 10 I.7 Protection des transformateurs de puissance .............................................. 10 I.7.1 Appareils de protection contre les défauts ............................................ 10 I.7.2 Relai Buchhloz ..................................................................................... 10 Table des matières I.7.3 Soupape de surpression ........................................................................ 11 I.7.4 Indicateur de température d’huile ......................................................... 11 I.7.5 Indicateur de niveau d’huile ................................................................. 11 I.7.6 Indicateur de température d’enroulement ............................................. 12 I.7.7 Enregistreur de l’impact (choc) ............................................................ 12 I.7.8 Dessiccateur d’air................................................................................. 12 I.8 Défauts fréquents dans les transformateurs ................................................ 13 I.8.1 Défaut d’isolement de la partie active .................................................. 13 I.8.2 Amorçage diélectrique entre spires ...................................................... 13 I.8.3 Court-circuit entre spires ...................................................................... 14 I.8.4 Décharges Partielles ............................................................................. 14 I.8.5 Coupure du circuit électrique ............................................................... 15 I.8.6 Déformation géométrique des enroulements ........................................ 15 I.9 Les technique de diagnostic des transformateurs ....................................... 16 I.9.1 Mesure électrique ................................................................................. 16 I.9.1.1 Mesure du courant à vide ............................................................... 16 I.9.1.2 Mesure du rapport de transformation.............................................. 17 I.9.1.3 Mesure de la résistance des enroulements ...................................... 17 I.9.1.4 Mesure de la réactance de fuite ...................................................... 17 I.9.2 Mesures diélectriques ........................................................................... 17 a) Mesure de facteur de perte ................................................................... 17 b) Mesure de capacité des enroulements ................................................... 17 c) Mesure de capacité des bornes ............................................................. 18 d) Mesure de la résistance d’isolement en courant continu ....................... 19 I.9.3 Analyse d’huile .................................................................................... 19 I.9.3.1 Analyses physico-chimiques .......................................................... 19 I.9.3.2 Analyses des furanes ..................................................................... 19 I.9.3.3 Analyses des gaz dissous ............................................................... 20 Conclusion ....................................................................................................... 20 Table des matières CHAPITRE II : Modèles du transformateur pour une analyse fréquentielle Introduction ...................................................................................................... 22 II.1 L’analyse de la réponse en fréquence (FRA) ............................................ 22 II.1.1 Définition ........................................................................................... 22 II.1.2 principe de fonctionnement ................................................................. 22 II.1.3 Objectifs de l’analyse de la réponse en fréquence (FRA) ................... 23 II.1.4 Les applications de test FRA............................................................... 24 II.2 Modélisation fréquentielle du transformateur ........................................... 24 II.2.1 Modèle de Morched (modèle universel EMTP) .................................. 24 II.2.2 Le modèle RESEL .............................................................................. 25 II.2.3 Modèle de LEON ................................................................................ 26 II.2.4 Modèle de Chimklai ........................................................................... 27 II.2.5 Modélisation par inductances propres et mutuelles ............................. 29 II.2.6 Modèle d’Andrieu ............................................................................... 29 II.2.7 Modèle en du transformateur........................................................... 30 Conclusion ....................................................................................................... 33 CHAPITRE III : Application : test et modélisation Introduction ...................................................................................................... 35 III.2 Objectifs de l’étude ................................................................................. 35 III.3 Méthodologie de calcul des paramètres ................................................... 35 III.4 Essais expérimentaux en basse fréquence ................................................ 36 III.4.1 Description du banc d’essai ............................................................... 36 III.4.2 Mesure de l’impédance Zmes1 .......................................................... 37 III.4.3 Mesure de l’impédance Zmes2 .......................................................... 38 III.4.4 Mesure de l’impédance Zmes3 .......................................................... 39 III.5 Présentation du modèle adopté ................................................................ 40 Table des matières III.5.1 Calcul des paramètres du modèle étudié ............................................ 41 III.5.1.1 Méthode analytique d’estimation des paramètres ........................ 41 III.5.1.2 Méthode basée sur l’analyse de la réponse fréquentielle .............. 45 III.5.1.3 Algorithme d’optimisation de colonie d'abeille artificielle (ABC) 47 III.6 Validation du modèle .............................................................................. 51 III.6.1 Résultats expérimentaux .................................................................... 55 III.6.2 Interprétation des résultats ................................................................. 56 III.7 Détection et classification des défauts dans les phases de transformateur ......................................................................................................................... 56 III.7.1 Défauts résistifs ................................................................................. 57 III.7.1.1 Comparaison des réponses fréquentielles en cas du défaut résistif57 III.7.1.2 Résultats et discussions ............................................................... 60 III.7.2 Défauts inductifs ............................................................................... 62 III.7.2.1 Comparaison des réponses fréquentielles en cas du défaut inductif ................................................................................................................... 62 III.7.2.2 Résultats et discussions ............................................................... 66 III.7.3 Défauts capacitifs .............................................................................. 67 III.7.3.1 Comparaison des réponses fréquentielles en cas du défaut capacitif ................................................................................................................... 68 III.7.3.2 Résultats et discussions ............................................................... 71 Conclusion ....................................................................................................... 75 Conclusion générale………….…...………………………………………..…IV Annexes……………………………………………………………………….VII Références bibliographiques………………………………………….…....XIII Liste des figures et des tableaux Liste des figures et des tableaux Liste des figures : Chapitre I Figure I. 1 : Transformateur à diélectrique liquide . ...............................................................3 Figure I. 2 : Transformateur sec ............................................................................................3 Figure I. 3 : Circuit magnétique d’un transformateur triphasé. ...............................................4 Figure I. 4 : Transformateur cuirassé .....................................................................................5 Figure I. 5 : Transformateur à trois colonnes. ........................................................................5 Figure I. 6 : Cuve d’un Transformateur de Puissance. ............................................................7 Figure I. 7 : Traversées des Transformateurs .........................................................................7 Figure I. 8 : Régleur en charge ..............................................................................................8 Figure I. 9 : Représentations symboliques des couplages normalisés. ....................................9 Figure I. 10 : Relais BUCHHLOZ. ...................................................................................... 10 Figure I. 11 : Soupape de surpression .................................................................................. 11 Figure I. 12 : Indicateur de température d’huile ................................................................... 11 Figure I. 13 : Indicateur de niveau d’huile ........................................................................... 11 Figure I. 14 : Indicateurs de température d’enroulements ..................................................... 12 Figure I. 15 : Enregistreur de choc ....................................................................................... 12 Figure I. 16 : Dessiccateur d’air. .......................................................................................... 12 Figure I. 17 : Amorçage entre enroulements. ....................................................................... 13 Figure I. 18 : Amorçage entre spires, sans court-circuit. ...................................................... 13 Figure I. 19 : Court-circuit entre spires. ............................................................................... 14 Figure I. 20 : Décharges partielles sur des cales. .................................................................. 14 Figure I. 21 : Coupure suite à la fusion d’un Conducteur ..................................................... 15 Figure I. 22 : Déformation mécanique d'un Enroulement ..................................................... 16 Figure I. 23 : Schéma de capacité d’isolement d’un transformateur à 3 enroulements ......... 18 Figure I. 24 : Schéma d’une borne de type capacitif............................................................. 18 Chapitre II Figure II. 1: Modèle d’un enroulement de transformateur .................................................... 22 Figure II. 2 : Principe de la FRA ......................................................................................... 23 Figure II. 3 : Schéma uploads/Science et Technologie/ projet-de-fin-d-x27-etudes 2 .pdf

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• Publié le Jui 01, 2022
• Catégorie Science & technolo...
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